一種鉀肥顆粒的製備方法
2023-07-22 12:45:51
一種鉀肥顆粒的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種鉀肥顆粒的製備方法，其特徵在於該鉀肥顆粒是通過雙階式混煉擠出機組造粒製得的，鉀肥粉末及助劑在第一階雙螺杆混煉機高轉速螺杆的較大剪切力下快速細化分散、混煉，接著排氣進入第二階單螺杆擠出機，在低轉速下，輸出端建立高壓穩定擠出，最後通過模面切粒機進行切粒，得到鉀肥顆粒。本發明鉀肥顆粒養分濃度高，形狀規則、粒徑均勻，強度高，具有較好的緩釋性能；本發明造粒方法操作簡單，工藝適應性強，能耗低，成粒率高，產量高，具有市場應用價值。
【專利說明】一種鉀肥顆粒的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鉀肥顆粒的製備方法，更具體的說，本發明涉及一種應用雙階式 混煉擠出機組對鉀肥造粒的方法，屬鉀肥造粒領域。
【背景技術】
[0002] 鉀肥是三大化肥品種之一，鉀元素是植物不可缺少的元素之一，在植物的生長發 育過程中，鉀直接參與光合作用、同化產物的運輸、蛋白質的合成等過程，我國每年的鉀肥 消費量超過500萬噸。普通鉀肥如氯化鉀、硫酸鉀、硝酸鉀、草木灰等均為粉末狀，過久存放 吸潮而結塊。
[0003] 粉末狀鉀肥物理性能不佳，裝卸時易起塵，長時間存放易結塊，流動性差，施肥極 不方便，同時，粉末肥直接施用與土壤後，養分過快釋放，易燒傷作物，未被及時吸收利用的 養分極易流失而造成環境汙染。隨著科技的不斷發展，農業技術的不斷創新，各類農業機械 在大規模大面積的農田得到了廣泛的應用，為了方便機械化施肥，顆粒肥已成為當今化肥 的發展趨勢，因其較之普通粉狀肥料具有物理性能好，裝卸時不起塵，長期存放不結塊，流 動性好，施肥時易均勻散布，易於實現機械施肥的優點，而且，顆粒肥則具有一定的緩釋作 用，提高肥料養分的應用率，同時單養分顆粒肥可與顆粒大小相近的其他顆粒肥直接摻配 製成混配肥。目前，我國顆粒磷肥和氮肥已具有一定的生產規模，也有公司引進了輥壓機造 粒設備技術對鉀肥進行造粒，雖然填補了我國顆粒鉀肥的空白，但產量有限，仍需依靠大量 進口。
[0004] 擠出造粒成型是通過螺杆擠出機完成的，它是將物料加熱熔融至黏流態，藉助螺 杆的強力擠壓作用，推動黏流態的物料通過口模而使其成為截面與口模形狀相仿的連續 體，若使用圓孔口模，則可將擠出物切成規則的顆粒狀，且成粒率極高。該方法具有如下特 點：①.連續化生產；②.很高的生產率；③.應用範圍廣；④.投資少，收效快。單螺杆擠 出機能耗低，性能好，噪音低，承載力大，運轉平穩，擠出穩定，產量高。雙螺杆擠出機具有剪 切力大、傳熱面積大、計量準確、供料性能好，適合於粉料加工、混煉效果好，排氣和反應效 果好，同時具有自潔功能等優點。
[0005] 雙階式混煉擠出機組是雙螺杆擠出機與單螺杆擠出機有機結合，兩段轉速可獨立 調控，使兩者產量達到平衡，工藝適應性強，同時具備兩種螺杆擠出機優點。第一階為雙螺 杆擠出機，機筒、螺杆組合設計多變，使物料強制輸送，高效混煉，剪切分散；第二階為單螺 杆擠出機，螺杆低速旋轉，物料緩慢地混煉，低剪切，建高壓，穩定地擠出造粒。雙螺杆與單 螺杆組合，將工藝過程功能分解，增加了獨立操作變量，有利於各工藝過程的分步優化。雙 階式混煉擠出機組具有設備低能耗，產品優質量，高產量的特點。
[0006] 專利CN 201310528939. 0公開了一種高濃度圓顆粒氯化鉀的製造方法，該方法造 粒步驟是：將氯化鉀原料和造粒劑混合均勻破碎後進入團聚造粒設備(轉鼓造粒機、圓盤造 粒機)，按常規的團聚造粒工藝進行團聚造粒，所得粒子經乾燥、冷卻、篩分，得高濃度圓顆 粒氯化鉀，並提供了造粒助劑的材料組成：聚丙烯醯胺、矽酸鈉和硼砂。此造粒方法為溼法 團聚造粒法，造粒過程中加水將物料潤溼，在團聚在一起成粒，成粒過程中水分處於顆粒內 部，造成所得顆粒乾燥困難，耗能高，另外，該方法所得顆粒外觀較差，不均勻，強度較低等 缺點。
[0007] 專利CN201010175892. 0公開了一種輥壓式生產鉀肥顆粒的方法，該方法通過輥 壓機將鉀肥壓片，然後經過乾燥、破碎、整粒、篩分的步驟實施造粒，該方法效率低下，產量 小。
[0008] 專利CN201310347978. 0公開了一種鉀肥氯化鉀顆粒的噴淋造粒方法，該方法造 粒塔中將鉀肥氯化鉀加熱至800°C熔融後經過噴淋，熔融氯化鉀在降落過程中迅速降溫，形 成一種圓形空心顆粒，此方法造出的氯化鉀顆粒具有很好的流動性，但是其造粒塔建設造 價高，生產過程中需加熱至使氯化鉀熔融的800°C高溫，耗能太高。
[0009] 因此，開發一種工藝簡單，無需乾燥，耗能低，可進行連續生產，產量高，成粒率高 的，且所得鉀肥顆粒強度高的生產技術路線和方法對我國顆粒化鉀肥技術及市場應用具有 重大的意義。
【發明內容】
[0010] 本發明針對上述專利中，團聚造粒的工藝乾燥操作困難、外觀差、顆粒不均勻、強 度低，輥式擠壓法生產效率低、產量小，熔融噴淋造粒造價高、耗能高等缺點，提供一種鉀肥 顆粒的製備方法。本發明的鉀肥顆粒是由鉀肥粉末及助劑混合後通過雙階式混煉擠出機組 造粒製得的，該鉀肥顆粒形狀規則、粒徑均勻，強度高，具有較好的緩釋性能。本發明操作簡 單，工藝適應性強，投資少，能耗低，成粒率高，產量高，具有極大的市場價值。
[0011] 本發明的技術方案如下： 一種鉀肥顆粒的製備方法，其特徵在於：該鉀肥顆粒是由鉀肥粉末及助劑均與混合後， 通過雙階式混煉擠出機組擠出造粒製得的，操作方法如下： 1) 按質量百分比稱取鉀肥粉末939Γ97%及助劑39Γ7%送入高速混合機中，常溫下混合 處理15~30分鐘，使各組分物料和助劑均勻分散，形成混合物料； 2) 將混合物料送入雙階式混煉擠出機組，在雙螺杆混煉機的螺杆剪切力及助劑的作 用下，進行細化分散、混煉，排氣後進入單螺杆擠出機進行低速剪切混煉，建立高壓穩定擠 出； 3) 經單螺杆口模擠出的物料通過模面造粒機進行切粒，得到規則均勻的顆粒後，進行 包裝或儲存。
[0012] 上述的鉀肥顆粒的製備方法，所述的的鉀肥顆粒粒徑為2飛mm，強度為4(Γ60Ν，， 鉀肥含量為939Γ97%，養分含量為489Γ56%，緩釋性28天累計養分釋放< 80%。
[0013] 上述的鉀肥顆粒的製備方法，所述的雙階式混煉擠出機組中，第一階為高速嚙合 同向雙螺杆混煉機，螺杆直徑為35?95mm，長徑比為2(T36:1，轉速為10(T500 r/min，螺杆 組合包括加料段、壓縮段、熔融段、排氣段，機筒溫度設定區間為10(Tl6(rC，機筒整體溫度 呈先升後降的趨勢，熔融段溫度最高，排氣段機筒設有連接體連接第二階擠出機；第二階為 低速單螺杆擠出機，螺杆直徑為l〇(T200mm，長徑比為疒20:1，轉速為6(Tl20 r/min，螺杆 包括進料段、壓縮段、均化段，機筒溫度設定區間為9(T160°C，機筒整體溫度呈先升後降的 趨勢，壓縮段溫度最高。
[0014] 上述的鉀肥顆粒的製備方法，所述的第一階雙螺杆混煉機螺杆擠出壓縮段設有 2~3組壓縮螺紋塊，熔融段設有2~3組正向捏合塊；所述的第二階單螺杆擠出機機頭口模為 圓孔口模，孔徑為:T4mm，溫度設定區間為8(T15(TC，相對機筒均化段溫度低KT2(TC。
[0015] 上述的鉀肥顆粒的製備方法，所述的助劑為表面活性劑：水為2~4:1的混合物，以 質量百分比計，佔造粒物料的39Γ7% ;鉀肥粉末與助劑質量百分比之和為100%。
[0016] 上述的鉀肥顆粒的製備方法，所述的表面活性劑為木質素磺酸鈉、月桂酸硫酸鈉、 十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的一種。
[0017] 本發明將鉀肥造粒與雙階式混煉擠出機組結合，鉀肥粉末及助劑均勻混合後，送 入雙階式混煉擠出機組，首先經過第一階雙螺杆混煉機，在其高速旋轉的螺杆作用下，物料 得到強制輸送，細化分散，高效混煉，剪切，使鉀肥粉末具有了一定的溼潤性和可塑性，接著 經排氣進入第二階單螺杆擠出機，螺杆低速旋轉，使物料緩慢地混煉，低剪切，建立高壓，穩 定地擠出造粒，製備出顆粒規則，性能優異、強度高的顆粒狀鉀肥。
[0018] 本發明所用的助劑為表面活性劑和水的混合物，在雙螺杆混煉機高剪切作用下， 表面活性劑和水快速的擴散進入並潤溼鉀肥粉末，使鉀肥粉末達到具有一定的可加工塑性 的效果。
[0019] 本發明具有以下的突出特點和有益效果： 1、本發明通過雙階式混煉擠出機組對鉀肥粉末完成造粒的，設備自動化程度高，可連 續生產，工藝適應性強，效率高，成粒率高，產量高。
[0020] 2、本發明屬幹法造粒，所得顆粒內部水分極少，不需要額外的乾燥處理，工藝簡 單，耗能低。
[0021] 3、本發明所用助劑極少，並且在造粒過程中水分子將被去除，得到的鉀肥顆粒養 分含量極高，生產成本低廉。
[0022] 4、本發明生產的鉀肥顆粒具有形狀規則，強度高，緩釋效果好的特點，粒徑2~5_， 易於與顆粒大小相近的其他顆粒肥混配，滿足機械化施肥要求。
[0023] 5、本發明生產過程簡單，產品質量穩定，成本低廉，適合於產業化生產，具有市場 應用價值。
[0024] 表一，本發明的產品各性能指標。
【權利要求】
1. 一種鉀肥顆粒的製備方法，其特徵在於：該鉀肥顆粒是由鉀肥粉末及助劑均勻混合 後，通過雙階式混煉擠出機組擠出造粒製得的，鉀肥粉末在第一階雙螺杆混煉機中經細化 分散、混煉處理，接著進入第二階單螺杆擠出機壓縮擠出切粒，其操作方法如下： 1) 按質量百分比稱取鉀肥粉末及助劑加入高速混合機中，混合處理15~30分鐘，使各 組分物料和助劑均勻分散，形成混合物料； 2) 將混合物料加入雙階式混煉擠出機組中，在雙螺杆混煉機的螺杆剪切力及助劑的作 用下，進行細化分散、混煉，排氣後進入第二階單螺杆擠出機進行低速剪切混煉，建立高壓 穩定擠出； 3) 經單螺杆口模擠出的物料通過模面切粒機進行造粒，得到規則均勻的顆粒後，進行 包裝或儲存。
2. 根據權利要求1所述的鉀肥顆粒的製備方法，其特徵在於：所述的的鉀肥顆粒粒徑 為2?5mm，強度為40?60N，，鉀肥含量為939T97%，養分含量為489T56%，緩釋性28天累計養 分釋放< 80%。
3. 根據權利要求1所述的鉀肥顆粒的製備方法，其特徵在於：所述的雙階式混煉擠出 機組中，第一階為高速嚙合同向雙螺杆混煉機，螺杆直徑為35~95mm，長徑比為20~36:1，轉 速為10(T500 r/min，螺杆組合包括加料段、壓縮段、熔融段、排氣段，機筒溫度設定區間為 iocnecrc，機筒整體溫度呈先升後降的趨勢，熔融段溫度最高，排氣段機筒設有連接體連 接第二階擠出機；第二階為低速單螺杆擠出機，螺杆直徑為l〇(T200mm，長徑比為7~20:1， 轉速為6(T120 r/min，螺杆包括進料段、壓縮段、均化段，機筒溫度設定區間為9(T160°C，機 筒整體溫度呈先升後降的趨勢，壓縮段溫度最高。
4. 根據權利要求2所述的鉀肥顆粒的製備方法，其特徵在於：所述的第一階雙螺杆混 煉機螺杆擠出壓縮段設有2~3組壓縮螺紋塊，熔融段設有2~3組正向捏合塊；所述的第二階 單螺杆擠出機機頭口模為圓孔口模，孔徑為:T4mm，溫度設定區間為8(T15(TC，相對機筒均 化段溫度低KT20°C。
5. 根據權利要求1所述的鉀肥顆粒的製備方法，其特徵在於：所述的助劑為表面活性 齊IJ :水為2~4:1的混合物，以質量百分比計，佔造粒物料的39T7% ;鉀肥粉末與助劑質量百分 比之和為100%。
6. 根據權利要求4所述的鉀肥顆粒的製備方法，其特徵在於：所述的表面活性劑為木 質素磺酸鈉、月桂酸硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉中的一種。
【文檔編號】C05G3/00GK104311258SQ201410516693
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月30日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】陳慶, 廖賓 申請人:成都新柯力化工科技有限公司